基于低相干光干涉技术的眼轴长度测量系统的研究与实现
发布时间：2021-02-04 11:39
白内障手术方式随着科学技术的不断发展逐渐由传统的复明手术转变为效果更好的屈光手术,术前准确的眼组织生物长度测量随之愈发的重要,眼轴长度测量的准确性将密切影响到术后的屈光误差。眼轴长度与近视程度具有正相关性,是区别真性与假性近视的重要依据。现有的眼轴长度测量手段按技术不同分为超声测量方法和光学测量方法两种。超声测量方法在测量前需要进行眼表麻醉,测量探头接触角膜形成的压力会影响测量结果,同时测量结果易受操作者主观影响;相对而言,光学测量方法拥有更高的测量精度和轴向分辨率,同时避免了超声测量方法中的一些局限性,为眼轴长度的测量带来了极大的便利。但对于一些影响到屈光介质透明性的眼病,比如白内障等,仍是传统超声测量方法更为适用,这也是现有光学生物测量方法的不足之处。本文基于低相干光干涉技术设计并搭建了一套眼轴长度测量系统,针对现有光源穿透性弱的缺点,结合眼组织的光吸收特性,选择了 1060nm的超辐射发光二极管（superluminescentdiode,SLD）作为系统光源,理论上提升了光源的穿透能力。为了更好地获取眼组织内部的信号,本文研究设计了一种焦点同步技术,利用步进电机分别控制参考臂光...
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１现有的一些非接触式光学生物测量系统
同）；（２）光波在相遇处的相位差（或光程差）要保持恒定；（３）光波的振动方向??平行或存在相互平行的振动分量??任何光源发射的光波都是由多个具有不同时间寿命的波列组成的，如图２．１所??示［７２］。??＾ｗｔｗｗｖｔｖｔｗ＾??ｘｌ?ｒ２?ｔ３?ｔ４??图２．１具有不同持续时间的一组波列??波列的平均时间寿命（即持续时间）Ｔ被称为相干时间。结合光源的发光机制??来看，任何光源所发射的光波都是由一系列有限长度的波列组成，对于一个给定的??光源，其发出的光波对应的相干长度就是平均波列长度＾，那么该光波的相干长度??与光波通过相干长度所需要的时间Ｔｅ之间的关系可作如下表示，式中Ｃ为光速［７３］。??ｌｃ?＝?ｃ?－?ｔｃ?（２－１?）??实际使用的光源都不是严格的单色光源，因此它们所辐射的光波总是在中心频??率附近存在着一定的频率宽度。通过傅里叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）变换可知，光波的大部分能??量集中在其频谱中心频率〇）。两侧的两个第一级频率极小值之间的区域内，因此频??率分布的宽度Ａ〇）可作如下表示［７３］：??Ａｏｏ?—?—?（２－２）??Ｔｃ??也可以由此得出＆与光源所发射光波的频率宽度近似成反比关系，即：??７??
其利用分振幅法产生双光束以实现干涉，是一种精密干涉测量仪器。迈克尔逊干涉??仪在物理学实验和工程技术上的应用十分广泛，可以实现光波波长、折射率、物体??的厚度等测量［７４〃６］。图２．２是一个简单的迈克尔逊干涉仪的示意图［７７］。??参考臂反光｜?ｉ，??镜扫描路径ｉ?［＝［＝］??光源??士????１分光镜?ｕ??待测样品??接收器０??图２．２迈克尔逊干涉仪示意图??探测光源发出的光束经过分光镜分为两路，一路为射入参考臂的参考光束??心（ｔ），一路为经样品臂射入待测样品的测量光束圮（ｔ），由参考臂反射镜反射回的??参考光与待测样品不同深度界面反射回的测量光束在分光镜上汇合，两路光束在??两支臂中的光程不同。干涉仪输出端的电场是￡Ｖ（ｔ）?＋?Ｆｓ（ｔ），其为信号场与参考场??的总和。探测器测量到的输出端电场强度／〇与总电场的平方成正比，其可以表示为??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同程度近视患者黄斑厚度改变的相关因素分析[J]. 刘意,周利晓,严凯,马宇. 国际眼科杂志. 2019(03)
[2]青少年近视防治的研究进展[J]. 王斌,王文青. 福建医药杂志. 2019(01)
[3]超长眼轴白内障手术前后眼生物测量参数变化及相互关系[J]. 赵海亮,张健. 国际眼科杂志. 2019(01)
[4]浸润式B超引导下分段声速测量法及IOL-Master对白内障眼眼轴测量的应用[J]. 刘蕊,武斌. 中国眼镜科技杂志. 2019(01)
[5]近视的社会影响因素研究现状[J]. 甘嘉禾,李仕明,康梦田,王宁利. 眼科新进展. 2018(11)
[6]不同眼轴长度白内障患者术后视觉质量、眼高阶相差及角膜内皮组织变化的对比研究[J]. 袁媛,彭华琮,陈雅琼. 临床眼科杂志. 2018(05)
[7]浸润式20MHz B型超声引导下分段A型超声声速测量在高度近视合并白内障术前检查中的应用[J]. 刘彩辉,李岩,刘洋辰,王丽峰. 中华医学超声杂志(电子版). 2018(10)
[8]浸润式B超在眼球生物测量中的应用[J]. 丁文凤. 世界最新医学信息文摘. 2018(42)
[9]浸润式B超与A超在眼轴测量中的对比分析[J]. 李岩,邓美玉,刘洋辰,高建民,武斌,刘冬. 中国城乡企业卫生. 2018(03)
[10]硅油填充眼眼轴长度浸润式B型超声引导下分段声速测量与光学激光生物仪测量结果比较[J]. 武斌,陈松,刘洋辰,李岩,高建民,李君慧,何广辉. 中华眼底病杂志. 2017 (06)
硕士论文
[1]基于低相干迈克尔逊干涉仪的位移监测[D]. 王雪慈.大连理工大学 2017
[2]基于频域低相干光干涉的视轴参数测量系统[D]. 张博威.东北大学 2015
[3]嵌入式光谱OCT内窥成像系统的研究[D]. 高长磊.天津大学 2009
[4]B型超声测量眼轴的临床研究[D]. 杜敏晖.青岛大学 2008
[5]OCT系统研究[D]. 王立宇.长春理工大学 2008
本文编号：3018241
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１现有的一些非接触式光学生物测量系统
同）；（２）光波在相遇处的相位差（或光程差）要保持恒定；（３）光波的振动方向??平行或存在相互平行的振动分量??任何光源发射的光波都是由多个具有不同时间寿命的波列组成的，如图２．１所??示［７２］。??＾ｗｔｗｗｖｔｖｔｗ＾??ｘｌ?ｒ２?ｔ３?ｔ４??图２．１具有不同持续时间的一组波列??波列的平均时间寿命（即持续时间）Ｔ被称为相干时间。结合光源的发光机制??来看，任何光源所发射的光波都是由一系列有限长度的波列组成，对于一个给定的??光源，其发出的光波对应的相干长度就是平均波列长度＾，那么该光波的相干长度??与光波通过相干长度所需要的时间Ｔｅ之间的关系可作如下表示，式中Ｃ为光速［７３］。??ｌｃ?＝?ｃ?－?ｔｃ?（２－１?）??实际使用的光源都不是严格的单色光源，因此它们所辐射的光波总是在中心频??率附近存在着一定的频率宽度。通过傅里叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）变换可知，光波的大部分能??量集中在其频谱中心频率〇）。两侧的两个第一级频率极小值之间的区域内，因此频??率分布的宽度Ａ〇）可作如下表示［７３］：??Ａｏｏ?—?—?（２－２）??Ｔｃ??也可以由此得出＆与光源所发射光波的频率宽度近似成反比关系，即：??７??
其利用分振幅法产生双光束以实现干涉，是一种精密干涉测量仪器。迈克尔逊干涉??仪在物理学实验和工程技术上的应用十分广泛，可以实现光波波长、折射率、物体??的厚度等测量［７４〃６］。图２．２是一个简单的迈克尔逊干涉仪的示意图［７７］。??参考臂反光｜?ｉ，??镜扫描路径ｉ?［＝［＝］??光源??士????１分光镜?ｕ??待测样品??接收器０??图２．２迈克尔逊干涉仪示意图??探测光源发出的光束经过分光镜分为两路，一路为射入参考臂的参考光束??心（ｔ），一路为经样品臂射入待测样品的测量光束圮（ｔ），由参考臂反射镜反射回的??参考光与待测样品不同深度界面反射回的测量光束在分光镜上汇合，两路光束在??两支臂中的光程不同。干涉仪输出端的电场是￡Ｖ（ｔ）?＋?Ｆｓ（ｔ），其为信号场与参考场??的总和。探测器测量到的输出端电场强度／〇与总电场的平方成正比，其可以表示为??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同程度近视患者黄斑厚度改变的相关因素分析[J]. 刘意,周利晓,严凯,马宇. 国际眼科杂志. 2019(03)
[2]青少年近视防治的研究进展[J]. 王斌,王文青. 福建医药杂志. 2019(01)
[3]超长眼轴白内障手术前后眼生物测量参数变化及相互关系[J]. 赵海亮,张健. 国际眼科杂志. 2019(01)
[4]浸润式B超引导下分段声速测量法及IOL-Master对白内障眼眼轴测量的应用[J]. 刘蕊,武斌. 中国眼镜科技杂志. 2019(01)
[5]近视的社会影响因素研究现状[J]. 甘嘉禾,李仕明,康梦田,王宁利. 眼科新进展. 2018(11)
[6]不同眼轴长度白内障患者术后视觉质量、眼高阶相差及角膜内皮组织变化的对比研究[J]. 袁媛,彭华琮,陈雅琼. 临床眼科杂志. 2018(05)
[7]浸润式20MHz B型超声引导下分段A型超声声速测量在高度近视合并白内障术前检查中的应用[J]. 刘彩辉,李岩,刘洋辰,王丽峰. 中华医学超声杂志(电子版). 2018(10)
[8]浸润式B超在眼球生物测量中的应用[J]. 丁文凤. 世界最新医学信息文摘. 2018(42)
[9]浸润式B超与A超在眼轴测量中的对比分析[J]. 李岩,邓美玉,刘洋辰,高建民,武斌,刘冬. 中国城乡企业卫生. 2018(03)
[10]硅油填充眼眼轴长度浸润式B型超声引导下分段声速测量与光学激光生物仪测量结果比较[J]. 武斌,陈松,刘洋辰,李岩,高建民,李君慧,何广辉. 中华眼底病杂志. 2017 (06)
硕士论文
[1]基于低相干迈克尔逊干涉仪的位移监测[D]. 王雪慈.大连理工大学 2017
[2]基于频域低相干光干涉的视轴参数测量系统[D]. 张博威.东北大学 2015
[3]嵌入式光谱OCT内窥成像系统的研究[D]. 高长磊.天津大学 2009
[4]B型超声测量眼轴的临床研究[D]. 杜敏晖.青岛大学 2008
[5]OCT系统研究[D]. 王立宇.长春理工大学 2008
本文编号：3018241
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